JPH06296004A - 固体撮像素子 - Google Patents

固体撮像素子

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Publication number
JPH06296004A
JPH06296004A JP5080448A JP8044893A JPH06296004A JP H06296004 A JPH06296004 A JP H06296004A JP 5080448 A JP5080448 A JP 5080448A JP 8044893 A JP8044893 A JP 8044893A JP H06296004 A JPH06296004 A JP H06296004A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
type
gate electrode
solid
photodiode
Prior art date
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Pending
Application number
JP5080448A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshizo Sugie
由三 杉江
Hideyuki Ono
秀行 小野
Toshibumi Ozaki
俊文 尾崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Japan Display Inc
Original Assignee
Hitachi Device Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Hitachi Device Engineering Co Ltd, Hitachi Ltd, Hitachi Consumer Electronics Co Ltd filed Critical Hitachi Device Engineering Co Ltd
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Publication of JPH06296004A publication Critical patent/JPH06296004A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は浅いP+拡散層で光電変換領域と垂
直CCD領域を分離する固体撮像素子のpn接合耐圧を
向上するのに好適な固体撮像素子を提供することを目的
とする。 【構成】 第1導電型の半導体基板1の主表面領域に設
けられた該半導体基板1と逆の第2導電型のウェル拡散
層2内に形成された光電変換素子の拡散層3と電荷結合
素子のチャンネルであるN型層5とP型2重ウェル拡散
層4とゲート酸化膜10の上に形成された該光電変換素
子からの信号読み出し動作と該電荷結合素子の電荷転送
動作を兼ねるゲート電極6および絶縁膜7より構成され
る固体撮像素子において、該電荷結合素子のチャンネル
である拡散層5と接する該光電変換素子の第2導電型拡
散層8の不純物濃度を該光電変換素子表面に形成される
第2導電型拡散層9の不純物濃度よりも低くした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電荷結合素子(チャージ
カップルド デバイス、以下CCDと略す)型固体撮
像素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、浅い拡散層でホトダイオード領域
と垂直CCD領域を分離するCCD型固体撮像素子につ
いては特開平3−101164に記載されている。
【0003】図2(a)〜(c)はアイソレーション用
の浅い拡散層を有するCCD型固体撮像素子の従来の製
造方法の一例を示す、工程順に配置した半導体チップの
断面図である。まず、図2(a)に示すように、例えば
N型基板31からなるシリコン基板表面にホトダイオー
ドとなる部分だけ拡散深さの浅いP型ウェル層32を形
成する。これはホトダイオードにおいて過剰に発生した
信号電荷をN型基板31に捨てるためである。次にP型
ウェル層32表面にホトダイオードとなるN型層33と
垂直CCDとなるN型層35を、マスクを用いてイオン
打込み・拡散を行ない、順次形成する。次に、図2
(b)に示すように、ゲート酸化膜40を介して垂直C
CDの電荷転送パルスを加える電極となる300nm膜
厚のリンドープされたポリシリコン膜からなるゲート電
極41および絶縁膜42を形成する。次に、図2(c)
に示すように、所望の部分にはホトレジスト膜を形成し
(図示せず)、前記ホトレジスト膜とゲート電極41及
び絶縁膜42をマスクにしてP型不純物(例えばボロ
ン)をイオン注入し、アイソレーション用の拡散層であ
るP+層36を浅く形成する。ここで、アイソレーショ
ン用のP+層36の形成をゲート電極41の形成の後に
することにより、P+層36が熱工程により深くまで拡
散してしまうことなく、浅く形成することができる。な
お、本工程の後で通常のMOSプロセスを用いてホトダ
イオード以外の領域にアルミ遮光膜を形成する(図示せ
ず)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、アイソレーション用の拡散層である高濃度P+層が
直接、垂直CCDとなるN型層と接していた。このた
め、前記P+N接合部の接合耐圧が低いという問題があ
った。
【0005】本発明の目的は、接合耐圧が高く、かつア
イソレーション用の浅い拡散層を有する固体撮像素子を
提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、半導体基板
に形成された表面に第2導電型の第1の不純物層(P+
層)を有する光電変換素子のアレイ並びに該光電変換素
子からの信号を読み出すためのゲート電極と該第2導電
型と逆の第1導電型の第2の不純物層(n層)からなる
チャンネルで構成される電荷結合素子を有する固体撮像
素子において、上記第1の不純物層の不純物濃度を上記
第2の不純物層と接する領域に、上記第1の不純物層よ
りも低濃度で、かつ第2導電型の第3の不純物層を設け
ることにより達成される。
【0007】
【作用】アイソレーション用の高濃度P+層と垂直CC
Dのn型チャネル層とが、該高濃度P+層の濃度よりも
低い濃度を有するP層を介して接触するので耐圧が向上
する。特に、アイソレーション用の高濃度P+層におい
て、垂直CCDのチャンネルとなるN型層と接する部分
を0.1μm〜0.2μm幅のP型層で形成し、かつ該
P型層のイオン打ち込み量を前記高濃度P+層の不純物
濃度よりも低い、5×1012〜1×1013/cm2程度と
することにより、より効果的にP+N接合部の接合耐圧
を向上することができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図1は本発明の一実施例を示すCCD型固体撮像素
子の画素部の断面図である。本実施例が図2(c)に示
す従来のCCD型固体撮像素子と異なるのは、ホトダイ
オードの表面に形成された高濃度P+層9が該高濃度P+
層9の不純物濃度よりも濃度が低いP+層8を介して垂
直CCDのチャンネルとなるN型層5と接していること
にある。このため、アイソレーション用の高濃度P+層
と垂直CCDのN型層との接合部の空乏層の伸びが拡が
り、前記接合部の接合耐圧を向上することができる。す
なわち、本実施例によりP+N接合耐圧が向上した、浅
いP+層で素子分離を行なう固体撮像素子を提供するこ
とができる。
【0009】図3(a)〜(g)は本発明の第1の実施
例の製造方法を示す工程順に配置した半導体チップの断
面図である。例えばN型基板1からなるシリコン基板表
面に拡散深さが均一なP型ウェル層2を形成し、その後
ホトダイオードとなるN型層3と垂直CCDを構成する
P型層4及びN型層5を形成し(図3(a))、ついで
ゲート酸化膜10を介してゲート電極6および絶縁膜7
を形成する(図3(b))。この後で、ゲート電極6及
び絶縁膜7をマスクにして第1のP型不純物(例えばボ
ロン)を1013/cm2程度イオン注入し自己整合的にP+
層8を浅く形成する(図3(c))。次に、ポリシリコ
ン膜を厚さ400nm程度堆積し、リンドープを行な
い、ついで異方性エッチングを行ないゲート電極6の側
面に絶縁膜7を介して0.1μm幅のサイドウォール1
2−1,12−2を形成する(図3(d))。次に、ホ
トダイオードから垂直CCDのN型層5に信号電荷を読
み出すための読み出し領域以外の領域にホトレジスト膜
を形成し、該ホトレジスト膜をマスクにしてサイドウォ
ール12−1を除去し、ついでウェットエッチで前記ホ
トレジスト膜も除去する(図3(e))。次に、サイド
ウォール12−2とゲート電極6及び絶縁膜7をマスク
にして第2のP型不純物(例えばボロン)を1013/cm
2程度イオン注入し自己整合的にP+層9を形成する(図
3(f))。次に、サイドウォール12−2をウェット
エッチで除去する(図3(g))。なお、本工程の後で
通常のMOSプロセスを用いてホトダイオード以外の領
域にアルミ遮光膜を形成する(図示せず)。本実施例に
より、垂直CCDのN型層と接するP型層の不純物濃度
がホトダイオード表面に形成されるP+層の不純物濃度
の0.5倍に形成される。このため、0.1μm幅のP
型層の形成により、P+N接合耐圧を2V程度向上でき
る。また、本実施例によれば、サイドウォール除去後に
アルミ遮光膜を形成するため、アルミ遮光膜と垂直CC
D拡散層との距離が短くなり、アルミ遮光膜下に漏れ込
むスメア雑音を低減することができる。
【0010】図4(a)〜(d)は本発明の第2の実施
例の製造方法を示す工程順に配置した半導体チップの断
面図である。ここで、図4(a)〜(d)の工程は、本
発明の第1の実施例の製造方法における図3(a),
(b)を参照して説明した工程の後に続いて行なうもの
である。すなわち、図3(b)の工程の後で、ポリシリ
コン膜を厚さ400nm程度堆積し、リンドープを行な
い、ついで異方性エッチングを行ないゲート電極6の側
面に絶縁膜7を介してサイドウォール12−1,12−
2を形成する(図4(a))。次に、ホトダイオードか
ら垂直CCDのN型層5に信号電荷を読み出すための読
み出し領域以外の領域にホトレジスト膜を形成し、該ホ
トレジスト膜をマスクにしてサイドウォール12−1を
除去し、ついでウェットエッチで前記ホトレジスト膜も
除去する(図4(b))。次に、サイドウォール12−
2とゲート電極6及び絶縁膜7をマスクにしてP型不純
物(例えばボロン)を1013/cm2程度イオン注入し自
己整合的にP+層20を形成する(図4(c))。ここ
で、サイドウォールの幅がなだらかに上方へ向かって小
さくなっているので、P+層20の不純物濃度プロファ
イルはサイドウォール12−2直下近辺でゲート電極6
へ向かって減少する傾斜を持つことになる。次に、サイ
ドウォール12−2をウェットエッチで除去する(図4
(d))。なお、本工程の後で通常のMOSプロセスを
用いてホトダイオード以外の領域にアルミ遮光膜を形成
する(図示せず)。本実施例により、ホトダイオード領
域と垂直CCD領域を分離する浅いP+層を有する固体
撮像素子において、このアイソレーション用P+層の濃
度分布が垂直CCDとなるN型層に向かってなだらかな
濃度分布となるため、P+N接合部の接合耐圧を向上す
ることができる。
【0011】図5(a)〜(d)は本発明の第3の実施
例の製造方法を示す工程順に配置した半導体チップの断
面図である。第2の実施例の製造方法を示す工程と同様
に、ホトダイオードとなるN型層3と垂直CCDのN型
層5およびP型層4を形成し、ゲート酸化膜10を介し
てゲート電極6および絶縁膜7を形成する(図5
(a))。次に、本発明の第2の実施例の製造方法にお
ける図4(a)を参照して説明した工程と同様に、ゲー
ト電極6の側面に絶縁膜7を介してサイドウォール12
−1,12−2を形成する(図5(b))。次にゲート
電極6及びサイドウォール12−1,12−2をマスク
にしてP型不純物(例えばボロン)をイオン注入し自己
整合的にP+層20を形成する(図5(c))。次にサ
イドウォール12−1,12−2をウェットエッチで除
去する(図5(d))。なお、本工程の後で通常のMO
Sプロセスを用いてホトダイオード以外の領域にアルミ
遮光膜を形成する(図示せず)。本実施例によれば、新
たにホトレジスト膜を形成せず、ゲート電極およびゲー
ト電極の側面に形成された両端のサイドウォールをマス
クにイオン注入を行う。このため、前記イオン注入によ
りホトダイオード表面を覆うP+層も同時に形成するこ
とができる。また、垂直CCD表面の周辺全体が素子分
離構造を有するCCD型撮像素子(たとえば、特開平3
−289173に記載のパンチスルー読み出し動作の撮
像素子)の製造方法にも適用できる。
【0012】なお、以上の実施例においては、受光部は
接合ダイオードを用いた場合についての実施例を説明し
たが、接合ダイオードの代わりにMOSダイオードや光
導電膜を用いた場合に本発明を実施しても本発明の効果
を発揮できることは明らかである。また、サイドウォー
ルの形成においてポリシリコン膜を適用した場合の実施
例について説明したが、ポリシリコン膜以外の物質でサ
イドウォールを形成しても本発明の効果を発揮できるこ
とは明らかである。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、垂直CC
DのN型層と接するP+層の不純物濃度をホトダイオー
ド表面に形成されるP+層の不純物濃度よりも低く形成
する。これにより、浅いP+層で素子分離を行なう固体
撮像素子のP+N接合部の接合耐圧を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のCCD型固体撮像素子の画
素部の断面図。
【図2】(a)〜(c)は従来例を示す工程図。
【図3】(a)〜(g)は本発明の第1の実施例の製造
方法を示す工程図。
【図4】(a)〜(d)は本発明の第2の実施例の製造
方法を示す工程図。
【図5】(a)〜(d)は本発明の第3の実施例の製造
方法を示す工程図。
【符号の説明】 1,31…N型半導体基板、2,32…P型ウェル層、
3,33…N型層(ホトダイオード用)、4…P型層、
5,35…N型層(垂直CCDチャネル用)、8,9,
20,36…P+層、10,40…ゲート酸化膜、6,
41…ゲート電極、7,42…絶縁膜、12−1,12
−2…サイドウォール。
フロントページの続き (72)発明者 尾崎 俊文 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板に形成された表面に第2導電型
    の第1の不純物層を有する光電変換素子のアレイ並びに
    該光電変換素子からの信号を読み出すためのゲート電極
    と該第2導電型と逆の第1導電型の第2の不純物層から
    なるチャンネルで構成される電荷結合素子を有する固体
    撮像素子において、上記第1の不純物層の不純物濃度が
    上記第2の不純物層と接する領域に、上記第1の不純物
    層よりも低濃度で、かつ第2導型の第3の不純物層を有
    することを特徴とする固体撮像素子。
JP5080448A 1993-04-07 1993-04-07 固体撮像素子 Pending JPH06296004A (ja)

Priority Applications (1)

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JP5080448A JPH06296004A (ja) 1993-04-07 1993-04-07 固体撮像素子

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JP5080448A JPH06296004A (ja) 1993-04-07 1993-04-07 固体撮像素子

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JPH06296004A true JPH06296004A (ja) 1994-10-21

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ID=13718548

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JP5080448A Pending JPH06296004A (ja) 1993-04-07 1993-04-07 固体撮像素子

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JP (1) JPH06296004A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100446319B1 (ko) * 2002-01-10 2004-09-01 주식회사 하이닉스반도체 이미지센서 및 그 제조 방법
KR100595907B1 (ko) * 1997-11-14 2006-09-07 이스트맨 코닥 캄파니 반도체이미지센서를형성하는방법과구조

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